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动车组地面电源逆变单元散热系统性能分析与优化
| 论文题名： | 动车组地面电源逆变单元散热系统性能分析与优化 |
| 关键词： | 高速动车组;地面电源;逆变单元;散热系统 |
| 摘要： | 近年来，随着高速铁路的发展，高速动车组以其高效、快捷、稳定等优点越来越受到人们的青睐。随着技术的发展，机车上所使用的电力电子器件向小型化、密集化发展，功率也越来也高。在其工作时会产生大量的热量，若散热不佳会导致电力电子器件芯片温度升高，超过结温后就不能正常地工作。 本课题研究的是动车组地面电源逆变单元的散热问题，电力电子器件工作时产生的热量通过导热硅脂传递到散热器基板，再从基板传递到散热器众多翅片上，翅片通过离心风机的作用与一定流速的空气进行对流换热，空气将热量沿着风道带出到外界环境中，从而完成整个散热过程。 通过逆变单元在常温下工作时的实验结果与数值模拟结果进行对比，发现散热器基板最高温度上升趋势基本一致，最高温度值偏差在5％以内，验证了数值模型的准确性。 在极端环境温度下进行数值模拟，发现原散热系统并不能满足散热需求。在此基础上利用数值模拟分析了不同外界条件（不同风量、不同流体流动状态）以及散热器结构参数（翅片长度、高度、间距、个数）对散热性能的影响。 研究结果表明：风量越大，散热器基板上温度越低，散热系统的散热效果越好，随着风量的增大，散热器基板上温升下降的趋势变慢；风道内流体流动状态由层流变为紊流可以提高散热系统的散热效果；散热器翅片长度、高度、个数值越大，散热系统的散热效果越好，但温升下降的趋势会逐渐变慢；散热器翅片间隙对散热效果的影响取决于对流换热系数及翅片间流体流动阻力，翅片间距增大，导致对流换热系数减小，使散热性能降低，与此同时翅片间流体流动阻力减小，提高了散热器的散热性能，通过两个因素共同作用，在翅片间距为4.5mm时散热性能达到最优。 本文通过CFD的方法，针对动车组地面电源逆变单元的工作过程，分析了影响散热性能的主要因素并对其结构进行了优化，为散热系统的设计提供了指导依据。 |
| 作者： | 范耀登 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王三武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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